[發明專利]一種基于改進圖像融合的圖像拼接方法

在審

• 申請號: 201710315834.5
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107146201A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 瞿中;卜瑋;危學明;黃旭;吳戈;王騰峰
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T7/33
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司11340
• 代理人: 馬冬新

技術領域

本發明涉及圖像處理領域，特別涉及到一種基于改進圖像融合的圖像拼接方法。

背景技術

圖像涉及到人們生活工作的各個領域。隨著計算機相關領域的飛速發展，數字圖像處理的應用價值被許多專家學者發現，其應用領域也在不斷的壯大。數字圖像處理作為一門富有前景的交叉性學科，吸引了很多來自其他科學領域的研究者參與其中，并在基礎研究和工程實踐中應用廣泛。圖像拼接技術是數字圖像處理中不可或缺的一個關鍵分支，近年來，伴隨著計算機視覺和計算機圖形學的發展，圖像拼接技術與其他相關技術相結合開拓了不少新興領域，并成為研究熱點。圖像拼接技術的主要目的是將含有重疊區域的圖像序列映射到同一坐標系下合成為一幅大尺度和寬視角的全景圖像。全景圖像拼接技術作用領域廣泛，目前已普遍應用于虛擬現實、智能交通、災害預警、軍事作戰、醫療等多個領域。虛擬現實是一種由計算機系統生成動態的三維立體圖像的技術，是近幾年來圖像處理的熱點，圖像拼接技術可以用在虛擬現實技術三維立體場景的繪制和重建中，是虛擬現實中一項必不可少的基本技術，利用拼接技術可以生成全方位的三維全景圖像,用全景圖表示實景可代替三維場景建模。在數字圖像拼接技術出現之前，人們通過專業全景照相機旋轉拍攝或者手動拼接獲取全景圖像，這些方法不僅實施困難而且獲得的全景圖效果不佳。而如今僅僅一臺數碼相機和計算機圖像拼接技術，任何人都可以制作出視角驚人的全景照片。作為圖像拼接的重心，配準和融合是圖像拼接中不可或缺的部分。精確的圖像配準是圖像順利融合的前提,傳統圖像配準算法的計算時間復雜度高、速度慢、精度低，無法適應大量圖像的拼接，圖像配準技術的準確性和實時性在一定程度上決定了圖像拼接的效果；圖像融合算法是為了消除重疊部分區域的色彩過渡不均和偽影問題，高效的圖像融合算法可以有效地提高了圖像信息的利用率，改善全景圖質量，因此研究圖像拼接相關算法是十分必要的。

現有的圖像拼接技術主要采用SIFT算法進行特征點提取，利用基于KD-tree 結構的BBF算法，利用RANSAC算法去除誤匹配并估算參數模型完成特征點匹配，最后使用加權平均融合方法進行圖像融合。SIFT算法能夠提取大量的特征，并且對于旋轉、縮放和尺度變化保持不變性，對視角變化和噪聲也有很強的魯棒性，被廣泛應用。但是SIFT提取的特征點存在很多不顯著的特征點，冗余性高。這是由于SIFT特征檢測算法是基于線性尺度分解的，在構建圖像金字塔時采用線性高斯擴展濾波法。高斯濾波魯棒性雖強，但是會損失圖像邊界信息，會造成對象邊界缺失等問題，從而犧牲了局部精度，影響了特征點定位精度和特殊性。加權平均融合簡單，復雜度低，運算速度快，但是容易降低圖像的對比度，并且在一定程度上導致圖像的邊界模糊，并不能達到十分滿意的融合效果。拉普拉斯多分辨率融合打破了加權平均融合的局限性，無論是在清晰度還是在細節保留方面效果都明顯優于加權平均融合，但是存在算法復雜性高，運算速度較慢的缺點。因此，提供一種準確性高、實時性高的一種基于改進圖像融合的圖像拼接方法就很有必要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有技術中存在的準確度低、實時性低問題。提供一種新的一種基于改進圖像融合的圖像拼接方法，該一種基于改進圖像融合的圖像拼接方法具有準確性高、實時性高的特點。

為解決上述技術問題，采用的技術方案如下：

一種基于改進圖像融合的圖像拼接方法，所述方法包括：

(1)使用A-KAZE算法對目標圖像及參考圖像分別進行特征點提取，建立特征描述子集合；

(2)將步驟(1)中從目標圖像及參考圖像中獲得的特征描述子集合，構建KD-tree，建立特征點數據索引，使用雙向KNN匹配算法進行特征點匹配，得到集合C，集合C中的匹配對為初始匹配的結果，對初始匹配結果使用 RANSAC算法剔除外點保留內點，計算目標圖像及參考圖像間的仿射變換矩陣 H，將目標圖像及參考圖像統一到同一坐標系下，得出配準圖像，完成圖像配準；所述特征描述子集合包括特征點位置、方向及尺寸；

(3)根據步驟(2)中圖像配準結果，使用改進的基于拼接縫的拉普拉斯多分辨率融合算法進行圖像融合，所述改進的基于拼接縫的拉普拉斯多分辨率融合算法包括使用動態規劃的方法尋找最優拼接縫，根據最優拼接縫限定融合范圍，最后使用拉普拉斯多分辨率融合算法在限定后的融合范圍內進行融合，完成圖像拼接。